【科技自立自强】西安交大科研人员在水凝胶型生物组织粘接剂方面取得重要进展

　　水凝胶型生物组织粘接剂因其优异的生物相容性和可调节的物理化学特性，在组织密封、伤口修复、人机界面和植入式生物电子器件等领域受到广泛关注。然而，生物组织表面水合层的存在以及水分子对聚合物分子间或分子内相互作用的破坏通常会造成水凝胶界面或基体功能的失效，从而使其湿粘接性能减弱。因此，急需开发具有充足湿粘接能力和抗溶胀性能的水凝胶型生物组织粘接剂以满足临床应用需求。

　　近日，西安交通大学成一龙教授团队提出了一种通过调节分子结构和分子间相互作用协同改善水凝胶粘接剂界面湿组织粘附性和基体抗溶胀性的全新策略。利用疏水性氨基酸衍生物N-丙烯酰苯丙氨酸（APA）中羧基与苯环在同一结构单元的独特结构，结合分子间多重氢键以及两性离子基团介导的静电相互作用，开发出一种新型水凝胶粘接剂（PAAS），其能够在湿润的生物组织上快速（~20 s）建立牢固的粘接界面（粘接强度85 kPa，界面韧性450 J m-2，爆破压514 mmHg），并且能在高湿度环境下保持其功能与结构的稳定性（10天内溶胀率小于4%）。系统性分析结果表明，PAAS水凝胶可与多种器官组织（肝、肺、心脏、胃、动脉和皮肤）形成牢固的粘接界面。此外，通过结合热塑性聚氨酯组装成具有非对称粘接特性的即用型生物贴片，PAAS贴片在大鼠、兔子和猪的多项体内器官损伤模型中表现出了显著的生物组织粘附性，可用于体内紧急止血和器官损伤的加速愈合，并且避免出现术后组织或器官的粘连。此外，PAAS水凝胶还能在高湿度或水下环境中与动态的生物组织保持稳定的组织粘附，不仅能为人体健康监测（脉搏、ECG和EMG）提供准确持久的生理信号输出，而且还能够验证PAAS贴片在兔子和猪颈动脉损伤出血模型中的伤口密封效果。以上设计策略与研究结果不仅为设计具有强效湿粘接性能和抗溶胀性能的生物组织粘接剂提供有益的启发，而且为临床治疗紧急出血、组织或器官损伤以及水凝胶生物界面提供新的选择。

　　该研究成果以“A Wet-Adhesion and Swelling-Resistant Hydrogel for Fast Hemostasis, Accelerated Tissue Injury Healing and Bioelectronics”为题发表在期刊《先进材料》（Advanced Materials)上。论文第一作者为西安交通大学化学学院博士研究生申锴翔，通讯作者为西安交通大学化学学院成一龙教授。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”、中央高校基本科研业务费等项目的资助，并得到了西安交通大学分析测试共享中心的大力支持。

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